Вопрос 25. Баланс гумуса пахотных почв и его составляющие.

Гумус - наиболее ценная органическая и биологически активная часть почвы. Для растений является основным источником питательных веществ, которые, растворяясь в воде, поступают в растение через корни и насыщают его, прежде всего азотом. Гумус образуется как результат процессов гумификации продуктов разложения органических остатков, осуществляемого почвенными бактериями и другими микроорганизмами.

Питательные вещества в гумусе переработаны таким образом, что становятся доступными для всасывающих корней растений, а значит, могут быть целиком усвоены растением. Кроме того, находясь в связанном состоянии, они не вымываются из почвы. Высокое содержание гумуса в почве означает богатые резервы азота, крайне необходимого для жизни растений. Гумус оказывает стабилизирующее влияние на все реакции и процессы в почве, в том числе на процессы кислородного и водного обмена. Питательные вещества удерживаются в органическом поверхностном слое почвы с развитой корневой системой, вредные вещества распадаются или в составе коллоидов дезактивируются и не представляют опасности для почвенной фауны и растений.

Внесение неоправданно высоких доз различных минеральных удобрений и нерациональное ведение хозяйства отражается на биологическом состоянии гумуса, которое является главным критерием его ценности. Для системы удобрений важно не только получение высоких урожаев, но и сохранение и повышение почвенного плодородия. Для того чтобы оценить изменение почвенного плодородия при разработанной системе удобрения рассчитывается баланс питательных веществ и гумуса.

Баланс - это сопоставление статей поступления элементов питания и гумуса в почву с расходом на формирование урожая и потерь из почвы. В приходную часть входит поступление питательных веществ в почву с удобрениями. Расходная часть включает: вынос питательных веществ с увозимым с поля урожаем, потери элементов питания из почвы и удобрений вследствие поверхностного стока, вымывания и газообразные потери. Существует полный, или экологический, баланс, учитывающий все статьи прихода и расхода элементов питания, и упрощенный, или хозяйственный, баланс, предусматривающий только поступление питательных веществ в почву с удобрениями и дополнительного количества азота от бобовых культур в сопоставлении с выносом урожаем и возможными потерями из удобрений.

Существует интенсивный баланс (положительный), или поступление питательных веществ в почву превышает вынос с урожаем и потери из почвы и удобрений; экстенсивный (отрицательный), если вынос и потери превышают поступление в почву; бездефицитный (нулевой), если приход и расход равномерный. Баланс выражается по каждому из элементов питания в относительных цифрах (в % к выносу урожаем) и в абсолютных (в т/га).

Запас питательных веществ и гумуса в почве при отрицательном балансе уменьшается - это означает, что снижается почвенное плодородие. При бездефицитном балансе поступление и потери равны т.е. идет сохранение почвенного плодородия.

По количеству органического вещества, оставляемого после уборки, основные полевые культуры можно разделить на три группы:

1. многолетние бобовые и мятликовые травы, оставляющие в почве наибольшее количество органического вещества.

2. однолетние зерновые и зерновые бобовые культуры сплошного посева. Они оставляют в почве значительно меньше органического вещества, чем многолетние травы, а зерновые бобовые в меньшей степени фиксируют азот воздуха. Озимые культуры оставляют в почве больше органического вещества, чем яровые зерновые и зерновые бобовые. После уборки однолетних зерновых и зерновых бобовых культур в почве остается 1,5-3,0т/га органического вещества.

3. пропашные культуры, которые оставляют в почве после уборки наименьшее количество органического вещества. В почве при выращивании растений одновременно происходят два противоположных процесса: синтез и разрушение. Если содержание органического вещества увеличивается, то культура обладает свойством улучшать плодородие, и наоборот. На процессы накопления и разрушения органического вещества влияют технологические приемы возделывания растений. Наряду с количеством растительных остатков важное значение имеют их химический состав и скорость разложения в почве. Так, растительные остатки многолетних трав содержат больше элементов питания, чем другие культуры. Химический состав корней многолетних трав с возрастом изменяется. Чем старше растения, тем меньше в их корнях содержится азота и зольных элементов. Растительные остатки однолетних культур (кроме бобовых) беднее питательными элементами по сравнению с многолетними травами уменьшение почвенного плодородия, но в будущем дозу необходимо увеличить.

Расчет баланса гумуса:

1. Вынос азота урожаем.

50ц/га*2,3кг=115кг/га

2. Вынос азота урожаем из гумуса почвы.

В расчете баланса гумуса принимается поглощение азота из гумуса почвы за 55%, так как имеем среднюю урожайность.

3. Общий расход гумуса почвы.

Для определения данных этой графы необходимо использовать поправочные коэффициенты с учетом гранулометрического состава и интенсивности обработки почв под культуры севооборота.

кг/га *1,0*1,0=/га

4. Минерализация гумуса.

В гумусе содержится в среднем 5 % азота, поэтому минерализация гумуса рассчитывается умножением показателя выноса азота почвы урожаем культуры на коэффициент перевода азота в гумус, равный 20.

5. Накопление гумуса с пожнивно-корневых остатков.

1,3(коэффициент) *50ц/га / 100* 0,18 (коэффициент)=0,117

6. Баланс гумуса.

1,053+0,80-1,14=0,71т/га

Баланс гумуса в почве

Система удобрения в севообороте должна предусматривать не только бездефицитный баланс гумуса, но и расширенное его воспроизводство в почве.

Ежегодные потери гумуса от его минерализации могут достигать 0,4-4,0 т/га. Восполнение потерь его осуществляется за счет гумификации пожнивных и корневых остатков, но главным образом, за счет внесения органических удобрений.

Для расчета баланса гумуса в почве севооборота определяется ежегодная минерализация гумуса и восполнение его за счет пожнивных и корневых остатков по каждому полю севооборота и в среднем по севообороту. Учитывая насыщенность севооборота удобрениями, рассчитывается количество гумуса, образующегося из внесенных органических удобрений. При этом, принято считать, что содержание сухого вещества в подстилочном навозе составляет 30%, а коэффициент гумификации - 25% от сухого вещества. Далее рассчитывается баланс гумуса в килограммах на гектар и восполнение потерь за счет внесенного навоза. При расчете баланса гумуса в процентах, за 100% принимается дефицит гумуса, а возмещение потерь за счет внесения органических удобрений - за X. Рассчитывают насыщенность севооборота органическими удобрениями, которая позволяет получить бездефицитный баланс гумуса в почве севооборота.

Баланс гумуса в севообороте

№ поля	Чередование культур	Минерализация гумуса, т/га	Восполнение гумуса за счет пожнивных и корневых остатков, т/га
1	Люцерна	0	0,6
2	Люцерна	0	0,6
3	Озимая пшеница	1	0,7
4	Озимая пшеница	1	0,7
5	Подсолнечник	2,5	0,1
6	Озимая пшеница	1	0,7
7	Кукуруза на зерно	2,5	0,35
8	Озимая пшеница	1	0,7
Итого		9	3.75
Среднее		1,13	0,47

Дефицит гумуса, кг/га = 1,13 – 0,47 = 0,66 т/га = 660 кг/га

Содержание сухого вещества в органических удобрениях: 30% или 300 кг/т

Коэффициент гумификации органических удобрений: 25% от сухого вещества

Количество гумуса, образующегося от 1 т органических удобрений:

Насыщенность севооборота органическими удобрениями, т/га: 90:10 = 9,0 т/га

Восполнение потерь гумуса за счет вносимых органических удобрений – 9,0×75 = 675,0 кг/га. Баланс гумуса равен – 675 – 870=-195 кг/га. Баланс гумуса, %.

Для ликвидации дефицита необходимо навоза: 195:75=2,6 т/га.

Гумусовое состояние почв – совокупность морфологических признаков, общих запасов, свойств органического вещества и процессов его создания, трансформации и миграции в почвенном профиле. Важнейшими показателями его являются содержание, запасы, тип гумуса, обогащеность азотом, кальцием и уровень варьирования этих показателей. Это состояние зависит от ряда взаимосвязанных факторов, влияющих на характер и скорость гумусообразования. Для накопления гумуса наиболее благоприятна смена оптимального гидротермического режима в сочетании с оптимальным воздушным на некоторое периодически повторяющееся искушение. В этом случае происходит постепенное разложение растительных остатков, достаточно энергичная их гумификация и закрепление гумусовых веществ минеральной частью почвы.

Большое значение имеет характер растительности. Немаловажны для накопления гумуса гранулометрический состав и физико–химические свойства почвы. В легких почвах разложение и минерализация растительных остатков протекают быстро, конечные продукты в почве не закрепляются. В суглинках и глинах, наоборот, процессы трансформации замедлены, образующиеся гумусовые кислоты хорошо закрепляются в почвах, особенно богатых глинистыми минералами и щелочноземельными металлами. В результате содержание гумуса в почвах изменяется в широких пределах и по общему содержанию органического вещества (%) все почвы условно делятся на: безгумусовые - <1; очень низкогумусовые – 1 – 2; низкогумусовые – 2 – 4; среднегумусовые – 4 – 6; высокогумусовые – 6 – 10; очень высокогумусовые тучные – 10 – 15; перегнойные - 15-20.

Баланс гумуса. Плодородие - специфические свойство почвы, определяющее ее ценность как основного средства производства в сельском хозяйстве. Одним из показателей является – содержание гумуса. Вступая в комплексные соединения с глинистыми и другими минеральными частями, гумус улучшает физико-химические свойства почвы. С образованием и накоплением гумуса связаны развитие структуры, поглотительной способности почв, аккумуляции и органической форме фосфора, и других элементов.

Гумусированность почвы определяет все свойства, которые отличают почву от материнской горной породы и которыми обуславливается ее плодородие. В богатой гумусом почве слабее фиксируется фосфорная кислота, активнее становится ее обмен, усиливается мобилизация азота. Растения, произрастающие на бедных почвах, в большей мере подвергаются отрицательному воздействию на неблагоприятные условия внешней среды. Исследованиями многих НИИ установлена прямая зависимость урожаев сельскохозяйственных культур от содержания в почве гумуса. Повышение содержания в почве гумуса до оптимальных параметров являются необходимым условием повышения эффективности применяемых удобрений, получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур. Расчет баланса гумуса позволяет своевременно принимать меры по восстановлению и подъему плодородия почвы, предотвращать снижение содержания в ней гумуса. В настоящее время предлагается несколько методов расчета баланса гумуса. В основу всех этих методов положено составление расходной и приходной частей.

Расходная часть: минерализация гумуса, вынос его из корнеобитаемого слоя за счет вертикального и поверхностного стока. Приходная часть гумусового баланса складывается из поступления органического вещества с корневыми и пожнивными остатками полевых культур, с органическими удобрениями, семенами и посадочным материалом, а также за счет микроорганизмов.

Расчет баланса гумуса представляется в виде таблицы, состоящей из 15 столбцов: 1) культура; 2) площадь, га,3) урожайность основной продукции, ц/ га, 4) вынос азота с урожаем, всего, кг/га; 5)вынес с урожаем азота, фиксированного из воздуха, кг/га; 6)вынос азота с урожаем из почвы, кг/га; 7) минерализация гумуса без поправок, кг/ га; 8) …с поправкой на культуру, т/га; 9) … с поправкой на гран состав; 10) минерализация гумуса всего на всей площади, кг; 11) количество новообразованного гумуса из растительных остатков на 1 га; 12)… на всей площади, кг; 13) количество новообразовательного гумуса из органических удобрений, кг; 14) количество новообразовательного гумуса всего, кг; 15) баланс гумуса; кг. Расчетный метод позволяет контролировать содержание гумуса в почве, моделировать темпы обогащения почвы органическим веществом. Только сочетание двух методов – балансового расчета накопления органического вещества и прямого определения гумуса в почвах может дать полную картину изменения плодородия почвы.